EP1801456A1 - Kettenspanneinrichtung für einen Verbrennungsmotor - Google Patents

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EP1801456A1
EP1801456A1 EP06026220A EP06026220A EP1801456A1 EP 1801456 A1 EP1801456 A1 EP 1801456A1 EP 06026220 A EP06026220 A EP 06026220A EP 06026220 A EP06026220 A EP 06026220A EP 1801456 A1 EP1801456 A1 EP 1801456A1
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EP
European Patent Office
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tensioning device
cylinder housing
chain
damping piston
chain tensioning
Prior art date
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EP06026220A
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English (en)
French (fr)
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EP1801456B1 (de
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Jan Zimmermann
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GM Global Technology Operations LLC
Original Assignee
GM Global Technology Operations LLC
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Publication date
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Publication of EP1801456A1 publication Critical patent/EP1801456A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP1801456B1 publication Critical patent/EP1801456B1/de
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    • F16H7/08—Means for varying tension of belts, ropes, or chains
    • F16H7/0829—Means for varying tension of belts, ropes, or chains with vibration damping means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
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    • F01L1/022—Chain drive
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F16H7/0848—Means for varying tension of belts, ropes, or chains with means for impeding reverse motion
    • F16H2007/0859—Check valves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F16H7/0829—Means for varying tension of belts, ropes, or chains with vibration damping means
    • F16H7/0836—Means for varying tension of belts, ropes, or chains with vibration damping means of the fluid and restriction type, e.g. dashpot

Definitions

  • the invention relates to a chain tensioning device for the timing chain of an internal combustion engine.
  • Such a chain tensioner is from the US Pat. No. 6,435,993 B1 known. It has a cylinder housing with a cylinder for receiving a damping piston. Between one side of the damping piston and the cylinder housing while a tension spring is provided. The cylinder housing has an oil supply bore for connection to a pressure oil port of the internal combustion engine.
  • This chain tensioner has a complicated structure.
  • the EP 0 867 636 B1 shows a hydraulic tensioner with a groove in the supply cover. This chain tensioning device has not been proven because of the complicated structure and the complex production of the supply cover.
  • the DE 25 25 352 shows a hydraulic chain tensioner having a spray nozzle for lubrication of the timing chain.
  • this chain tensioner is a disadvantage that, depending on the operating condition of the engine are inappropriate chain tension.
  • the US Pat. No. 5,993,339 shows a generic chain tensioner, in which the damping piston has two piston rods, which on the Outside of the cylinder housing protrude.
  • this chain tensioner the two mutually separated from the damping piston sides of the cylinder housing are hydraulically connected to each other in such a way that applied to the oil supply bore pressure acts on both sides of the damping piston.
  • a disadvantage of this chain tensioner is that internal combustion engines produced therewith occasionally have inaccurate damping and preload properties during operation.
  • the invention is based on the task of providing an always reliable chain tensioner for the timing chain of an internal combustion engine.
  • the two sides of the cylinder housing which are separated from each other by the damping piston are hydraulically connected to one another via a connecting channel.
  • This connecting channel advantageously extends in the cylinder housing or in the damping piston. This has proven particularly useful in conjunction with cylinder housings and damping pistons that have been manufactured using an aluminum die casting process.
  • the connecting channel can be molded into the mold intended for production with very little effort, whereby the design of the channel can significantly influence the damping effect of the damping piston in the cylinder housing.
  • the connecting channel is a breakthrough in a piston head of the damping piston educated.
  • several such breakthroughs may be provided in the piston head, wherein one or more of the apertures may be closable with a closure element.
  • a chain tensioning device can be adapted by simple experiments particularly precisely to predetermined conditions. So it is sufficient to match a given pair of cylinder housing and damping piston with one or a few attempts on each other.
  • the cylinder housing is filled with oil, the damping piston inserted into the cylinder housing and measured the time required for the damping piston to descend to the bottom of the cylinder housing. An experiment is conducted under standardized conditions of temperature. Depending on the time required for complete descent, one or more of the apertures are closed with a plastic stopper or other suitable closure element. In this way, manufacturing tolerances that occur in the production of the cylinder housing and the damping piston can be compensated in a simple manner.
  • the connecting channel can also extend on the outer circumferential surface of the damping piston from one end face to the other end face and thereby be formed as an axial channel.
  • Such an axial channel does not necessarily always run parallel to the central axis of the damping piston, but rather it can also have partial radial sections. With such a running on the outside of the damping piston connecting channel, the damping can be particularly easy to produce, because such connecting channels can be easily provided in the mold used to produce the damping piston.
  • the connecting channel can also be formed as extending on the inner circumferential surface of the cylinder housing axial channel.
  • Such a connection channel can be particularly easy to manufacture, because it is usually provided as an increase on the casting core, which provides the cylinder for the damping piston.
  • the connecting channel may be formed as extending on a mounting surface of the cylinder housing axial channel.
  • a mounting surface is intended for contact with a portion of the internal combustion engine, because such chain tensioning devices are regularly provided either on the cylinder head or on the motor housing of an internal combustion engine.
  • the provided for the provision of the chain tensioning device surface is normally processed so that a provided at this point connecting channel on the cylinder housing with respect to its cross section can be kept particularly accurate within predetermined tolerances.
  • a plurality of such connecting channels are provided, wherein at least one connecting channel has a closure web.
  • at least one connecting channel has a closure web.
  • an operable closure element can be provided in the region of a connecting channel.
  • the damping of the damping piston can be adjusted in a simple manner.
  • the closure element is actuated so that it closes a connecting channel.
  • the damping of the piston is increased, because the volume of oil from one side of the separated by the damping piston cylinder housing must now pass through a smaller opening on the other side of the cylinder housing. If a plurality of connecting channels are provided, then only one or more of the connecting channels, each with an operable closure element can be closed, if deemed necessary.
  • Such a closure element may be formed as a solenoid valve, which allows an electrical and thus automatic operation. This can be reacted to different load situations of the internal combustion engine and in particular to changes in viscosity of the pressure oil, if they change during operation.
  • manually operable screw plugs or other suitable manually operable closure elements have proven. Namely, size, geometry and other boundary conditions for chain tensioning devices required in practice can be determined with such chain tensioning devices. In the prior art, it was necessary to provide different chain tensioner for this purpose or to rely on empirical values.
  • a check valve In the area of the oil supply bore can be provided a check valve. This prevents that generated by the timing chain oscillations on the chain tensioning devices to the oil pressure circuit of the internal combustion engine.
  • a check valve causes additional damping of the pressure supplied to the cylinder housing pressure oil, which increases the smoothness of the chain tensioner device according to the invention.
  • the invention also relates to an internal combustion engine with such a chain tensioning device, which acts on a timing chain.
  • a chain tensioning device which acts on a timing chain.
  • rollers are provided on the damping piston, for example via a piston rod, which act on the timing chain.
  • the invention also relates to a motor vehicle with such an internal combustion engine.
  • Figure 1 shows a cross section through a chain tensioner 17 according to the invention, which is mounted on a housing part 18 of an internal combustion engine, not shown in this view.
  • the chain tensioner 17 is divided into a cylinder housing 1, which has a cylinder bore 2.
  • the cylinder bore 2 is closed by a closure lid 19, which is fastened with closure screws 20 on the cylinder housing 1.
  • a damping piston 4 is received, which divides the cylinder bore 2 into two separate sections 2a and 2b, each having a variable volume.
  • the damping piston 4 has a piston bottom 21, which is indicated in Figure 1 with a dashed line.
  • a tension spring 12 which is designed as a spiral spring made of spring steel.
  • a first piston rod 6 extends through a first housing opening 8.
  • the first piston rod 6 has a diameter d2.
  • a first housing gap 14 is provided between the first piston rod 6 and the first housing opening 8.
  • a second piston rod 7 extends through a second housing opening 9.
  • the second piston rod 7 has a diameter d1.
  • a desired characteristic of the chain tensioner 17 can be set via a variation of the respectively resulting end faces s1 and s2 of the damping piston 4.
  • the two end faces are to be kept as equal as possible and a gap 5 between damping piston 4 and cylinder bore 2 is to be kept as small as possible.
  • the cylinder housing 1 still has a first oil feed bore 13 for supplying pressurized oil to the portion 2b and a second oil feed bore 22 to a portion 2a.
  • the two ⁇ lzu Georgiabohrept 13 and 22 are connected via a first connecting channel 23 on the outside of the cylinder housing 1 with each other.
  • the first connecting channel 23 is designed as axially extending in the cylinder housing 1 housing channel, which extends from a region in which the second supply bore 22 opens to the outside in another area in which the first ⁇ lzu Georgiastorybohrung 13 opens to the outside.
  • a second connection channel 24 is provided to connect the two sections 2a and 2b together.
  • the second connecting channel 24 extends on the lateral surface of the cylinder bore 2.
  • a locking screw 25 is guided laterally with a lock nut 26 in the cylinder housing 1.
  • the screw plug 25 is designed so that the second connecting channel 24 can be narrowed in its cross section.
  • FIG. 2 shows the second connection channel 24 in more detail.
  • the second connecting channel 24 opens into a respective outlet section 27 with a circular cross-section.
  • a respective additional channel 28 is arranged, which is closed centrally by a web 29. If desired, the webs 29 of the cylinder housing 1 produced from die-cast aluminum material can simply be removed with a screwdriver so that the additional channels 28 widen the flow cross-section of the second connecting channel 24.
  • FIG. 3 shows the screw plug 25 with the lock nut 26 in more detail.
  • a closure pin portion 37 is provided on the underside of the screw plug 25, which can optionally be screwed in the second connecting channel 24.
  • the damping piston 4 has third connecting channels 31, which are provided as openings in the piston head 21. As can be seen particularly well in FIG. 4 and in FIG. 5, one of the third connection channels 31 is closed by a sealing plug 32 made of plastic.
  • the damping piston 4 also has a fourth connection channel 33, which is designed as an axial channel on the jacket surface of the damping piston 4.
  • a plurality of such fourth connection channels 34 are provided on the lateral surface of the damping piston 33.
  • the cylinder housing 1 is provided on a machined portion 34 of the housing part 18. There opens an oil connection hole 35 in a check valve 16, which also prevents the idling of the cylinder housing 1 when the engine stopped is.
  • the check valve 16 opens into the first ⁇ lzu Materialsbohrung 13th
  • a solenoid valve 36 is arranged in the region of the machined portion 34.
  • the solenoid valve 36 has a spring-biased piston 37 which is formed so that with it the first connection channel 23 is closed. To actuate the solenoid valve 36 while connecting lines 38 are present.
  • the cylinder housing 1 is fastened with fastening screws 39 on the housing part 18.
  • FIG. 6 shows a cross section through a further chain tensioning device 40 according to the invention.
  • the chain tensioning device 40 largely corresponds to the chain tensioning device 17 from FIG. 1. Parts with similar functions therefore have the same reference numbers, provided with an apostrophe.
  • the invention provides a chain tensioner which applies a clamping force independent of the engine speed and temperature and at the same time has good damping properties.
  • a well predetermined hydraulic damping sets.
  • the clamping force is independent of the force applied by the oil pressure.
  • the characteristic of the tension spring 12 is adjusted so that it is as flat as possible.
  • the hollow design of the damping piston 4 and 4 ' provides a long space for the tension spring 12 ready.
  • the damping of the damping piston 4 or 4 ' is hydraulically generated by the flow of oil through narrow cross sections, as it is known from a shock absorber. In contrast to friction damping, there is no functional impairment due to wear.
  • the piston of the chain tensioner is hollow inside, so that its entire length can be used to accommodate the tension spring.
  • the desired hydraulic damping is effected by the connecting channel according to the invention.
  • Oil filling is ensured by the oil supply holes communicating with the engine oil circuit.
  • the oil supply holes are supplied by a "bark beetle channel" or by a gutter, which can be covered by another component, in the tensioner or in the cylinder head.
  • the degree of damping can be adjusted by the play on damping piston, by the diameter of the oil supply holes or by grooves on the damping piston or on the cylinder housing.
  • the ⁇ lbeetzschten surfaces on both sides of the damping piston are preferably the same size, so that the clamping force of the chain tensioner is essentially dependent on the oil temperature.
  • the damping piston is guided in the cylinder housing and in the housing cover or, if this is more advantageous, in the housing by its outer circumferential surface.
  • the tension spring is guided laterally on a spring holder by a depression.
  • the depression can advantageously be manufactured together with the cylinder bore.
  • a pen can be pressed in to guide the spring.
  • the housing cover can be pressed on the housing or pressed or screwed.
  • the oil guide in the "bark beetle channel” makes it easy to integrate further elements in the oil circuit of the chain tensioner. So not just a check valve in the oil supply can be positioned, which can also be arranged coaxially next to the piston to prevent idling of the tensioner at engine standstill. It is also possible to design the attenuation differently in both directions, even using active elements. For this purpose, pressure relief valves, check valves, bimetallic elements or wax elements for temperature compensation offer. Electromagnetically actuated valves can be provided for this purpose.
  • the invention provides a chain tensioner that generates the full clamping force even at the start, when no oil pressure is applied, so that the timing chain runs smoothly.
  • the arrangement of the individual functional elements allows a large spring length, which allows a flat spring core line.
  • the chain tension even with steered chains does not fall off inadmissible. Likewise, the tension is not too high even if the chain is not yet steered.
  • the damping is very flexibly adjustable by the various measures described above. For the development of the chain drive is advantageous in that the damping characteristic can be easily adapted for experiments. The damping takes place without mechanical friction, thus no wear problems are to be feared.

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Abstract

Kettenspanneinrichtung (17; 40) für die Steuerkette eines Verbrennungsmotors, die ein Zylindergehäuse (1; 1') mit einem Zylinder (2; 2') zur Aufnahme eines Dämpfungskolbens (4; 4'), wobei der Dämpfungskolben (4; 4') auf die Außenseite des Zylindergehäuses (1; 1') ragt, und eine Spannfeder (12; 12'), die zwischen einer Seite des Dämpfungskolbens (4; 4') und dem Zylindergehäuse (1; 1') vorgesehen ist, aufweist. Zur Verbindung der beiden vom Dämpfungskolben (4; 4') voneinander getrennten Seiten des Zylindergehäuses (1; 1') ist wenigstens ein im Zylindergehäuse (1; 1') oder im Dämpfungskolben (4) verlaufender Verbindungskanal (23, 24, 28, 31, 33) vorgesehen.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Kettenspanneinrichtung für die Steuerkette eines Verbrennungsmotors.
  • Eine solche Kettenspanneinrichtung ist aus der US 6 435 993 B1 bekannt. Sie weist ein Zylindergehäuse mit einem Zylinder zur Aufnahme eines Dämpfungskolbens auf. Zwischen einer Seite des Dämpfungskolbens und dem Zylindergehäuse ist dabei eine Spannfeder vorgesehen. Das Zylindergehäuse hat eine Ölzufuhrbohrung zur Verbindung mit einem Druckölanschluss des Verbrennungsmotors. Diese Kettenspanneinrichtung hat einen komplizierten Aufbau.
  • Die EP 0 867 636 B1 zeigt einen hydraulischen Spanner mit einer Nut in der Vorratsabdeckung. Diese Kettenspanneinrichtung hat sich wegen des komplizierten Aufbaus und der aufwändigen Herstellung der Vorratsabdeckung nicht bewährt.
  • Die DE 25 25 352 zeigt einen hydraulischen Kettenspanner, der eine Spritzdüse zur Schmierung der Steuerkette aufweist. Bei diesem Kettenspanner ist von Nachteil, dass je nach Betriebszustand des Motors unzutreffende Kettenspannungen vorliegen.
  • Die US 5 993 339 zeigt einen gattungsgemäßen Kettenspanner, bei dem der Dämpfungskolben zwei Kolbenstangen aufweist, die auf die Außenseite des Zylindergehäuses ragen. Bei diesem Kettenspanner stehen die beiden vom Dämpfungskolben voneinander getrennten Seiten des Zylindergehäuses hydraulisch derart miteinander in Verbindung, dass an der Ölzuführbohrung anliegender Druck auf beide Seiten des Dämpfungskolbens einwirkt. Bei diesem Kettenspanner ist von Nachteil, dass damit hergestellte Verbrennungsmotoren im Betrieb gelegentlich unzutreffende Dämpfungs- und Vorspannungseigenschaften aufweisen.
  • Die Erfindung geht von der Aufgabe aus, einen stets zuverlässig arbeitenden Kettenspanner für die Steuerkette eines Verbrennungsmotors bereitzustellen.
  • Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den jeweiligen abhängigen Patentansprüchen.
  • Gemäß einer der Erfindung zugrunde liegenden Erkenntnis werden die beiden vom Dämpfungskolben voneinander getrennten Seiten des Zylindergehäuses hydraulisch über einen Verbindungskanal miteinander in Verbindung gebracht. Dieser Verbindungskanal verläuft vorteilhafterweise im Zylindergehäuse oder im Dämpfungskolben. Dies hat sich besonders im Zusammenhang mit Zylindergehäusen und Dämpfungskolben bewährt, die mit einem Aluminiumdruckgussverfahren hergestellt worden sind. Bei diesen Bauteilen lässt sich der Verbindungskanal mit sehr wenig Aufwand in die zur Herstellung vorgesehene Gussform einformen, wobei durch die Gestaltung des Kanals maßgeblich Einfluss auf die Dämpfungswirkung des Dämpfungskolbens im Zylindergehäuse Einfluss genommen werden kann.
  • In einer besonders einfachen Ausführungsform ist der Verbindungskanal als Durchbruch in einem Kolbenboden des Dämpfungskolbens ausgebildet. Dabei können auch mehrere solche Durchbrüche im Kolbenboden vorgesehen sein, wobei einer oder mehrere der Durchbrüche mit einem Verschlusselement verschließbar sein können. Eine solche Kettenspanneinrichtung kann durch einfache Versuche besonders genau an vorgegebene Bedingungen angepasst werden. So genügt es, ein vorgegebenes Paar von Zylindergehäuse und Dämpfungskolben mit einem oder wenigen Versuchen aufeinander abzustimmen. Hierzu wird das Zylindergehäuse mit Öl gefüllt, der Dämpfungskolben in das Zylindergehäuse eingesetzt und die Zeit gemessen, die der Dämpfungskolben benötigt, um bis zum Grund des Zylindergehäuses abzusinken. Ein Versuch wird unter standardisierten Bedingungen hinsichtlich der Temperatur durchgeführt. Je nach der benötigten Zeit für das vollständige Absinken werden einer oder mehrere der Durchbrüche mit einem Kunststoffstopfen oder einem anderen geeigneten Verschlusselement verschlossen. Auf diese Weise lassen sich Fertigungstoleranzen, die bei der Herstellung des Zylindergehäuses und des Dämpfungskolbens auftreten, auf einfache Weise ausgleichen.
  • Der Verbindungskanal kann auch auf der äußeren Mantelfläche des Dämpfungskolbens von einer Stirnfläche zur anderen Stirnfläche verlaufen und dabei als Axialkanal ausgebildet sein. Ein solcher Axialkanal verläuft nicht notwendigerweise stets parallel zur Mittelachse des Dämpfungskolbens, vielmehr kann er auch teilweise radiale Abschnitte aufweisen. Mit einem solchen auf der Außenseite des Dämpfungskolbens verlaufenden Verbindungskanal lässt sich die Dämpfung besonders einfach herstellen, denn solche Verbindungskanäle können einfach in der zur Herstellung des Dämpfungskolbens verwendeten Gussform vorgesehen werden.
  • Abweichend davon kann der Verbindungskanal auch als auf der inneren Mantelfläche des Zylindergehäuses verlaufender Axialkanal ausgebildet sein. Ein solcher Verbindungskanal lässt sich besonders einfach herstellen, denn er wird üblicherweise als Erhöhung auf dem Gusskern vorgesehen, der den Zylinder für den Dämpfungskolben bereitstellt.
  • Bei allen den vorstehend genannten Ausführungsformen für einen Verbindungskanal wird dabei abweichend von der Gestaltung in der US 5 993 339 eine sehr knapp bemessene Spielpassung oder Übergangspassung zwischen Dämpfungskolben und Zylindergehäuse vorgesehen, so dass die Ölströmung zwischen dem Dämpfungskolben und dem Zylindergehäuse im Vergleich zu der Ölströmung durch den Verbindungskanal bzw. durch die Verbindungskanäle gering ist.
  • In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform kann der Verbindungskanal als auf einer Montagefläche des Zylindergehäuses verlaufender Axialkanal ausgebildet sein. Eine solche Montagefläche ist zum Kontakt mit einem Teilbereich des Verbrennungsmotors bestimmt, denn solche Kettenspanneinrichtungen werden regelmäßig entweder am Zylinderkopf oder am Motorgehäuse eines Verbrennungsmotors vorgesehen. Die für das Vorsehen der Kettenspanneinrichtung vorgesehene Fläche ist normalerweise bearbeitet, so dass ein an dieser Stelle vorgesehener Verbindungskanal am Zylindergehäuse hinsichtlich seines Querschnitts besonders genau innerhalb vorgegebener Toleranzen gehalten werden kann.
  • Durch die vorstehenden Maßnahmen ergibt sich eine sehr genau einstellbare Dämpfung des Dämpfungskolbens, wodurch sich eine besonders große Laufruhe des Verbrennungsmotors erreichen lässt.
  • In einer besonders bevorzugten Ausführungsform sind gleich mehrere solche Verbindungskanäle vorgesehen, wobei wenigstens ein Verbindungskanal einen Verschlusssteg aufweist. Gerade bei mit Aluminiumdruckgussverfahren hergestellten Zylindergehäusen bzw. Dämpfungskolben lassen sich solche Verschlussstege leicht entfernen, um gegebenenfalls eine gewünschte Dämpfung zu erreichen.
  • Zum Verstellen der Dämpfung des Dämpfungskolbens im Zylindergehäuse kann im Bereich eines Verbindungskanals auch ein betätigbares Verschlusselement vorgesehen sein. Mit einem solchen betätigbaren Verschlusselement kann die Dämpfung des Dämpfungskolbens auf einfache Weise verstellt werden. Hierzu wird das Verschlusselement so betätigt, dass es einen Verbindungskanal schließt. Dadurch wird die Dämpfung des Kolbens vergrößert, denn das Ölvolumen von einer Seite des durch den Dämpfungskolben aufgetrennten Zylindergehäuses muss nun durch eine kleinere Öffnung auf die andere Seite des Zylindergehäuses gelangen. Wenn mehrere Verbindungskanäle vorgesehen sind, dann kann auch nur einer oder auch mehrere der Verbindungskanäle mit jeweils einem betätigbaren Verschlusselement verschlossen werden, wenn dies für notwendig erachtet wird.
  • Ein solches Verschlusselement kann als Magnetventil ausgebildet sein, was eine elektrische und damit automatische Betätigung ermöglicht. Damit kann auf verschiedene Lastsituationen des Verbrennungsmotors und insbesondere auch auf Viskositätsänderungen des Drucköls reagiert werden, wenn sich diese im Betrieb ändern. Besonders für Verbrennungsmotoren im Versuchsstadium haben sich manuell betätigbare Verschlussschrauben oder andere geeignete manuell betätigbare Verschlusselemente bewährt. Mit solchen Kettenspanneinrichtungen kann nämlich Größe, Geometrie und andere Randbedingungen für in der Praxis benötigte Kettenspanneinrichtungen ermittelt werden. Im Stand der Technik war es notwendig, hierfür verschiedene Kettenspanner bereitzustellen oder sich auf Erfahrungswerte zu verlassen.
  • Im Bereich der Ölzuführbohrung kann dabei ein Rückschlagventil vorgesehen sein. Dadurch wird verhindert, dass von der Steuerkette erzeugte Schwingungen über die Kettenspanneinrichtungen auf den Öldruckkreislauf des Verbrennungsmotors rückwirken. Außerdem bewirkt ein solches Rückschlagventil eine zusätzliche Dämpfung des zum Zylindergehäuse zugeführten Drucköls, was die Laufruhe der erfindungsgemäßen Kettenspanneinrichtung erhöht.
  • Die Erfindung betrifft auch einen Verbrennungsmotor mit einer solchen Kettenspanneinrichtung, die auf eine Steuerkette einwirkt. Hierzu sind an dem Dämpfungskolben beispielsweise über eine Kolbenstange Rollen vorgesehen, die auf die Steuerkette einwirken.
  • Schließlich betrifft die Erfindung auch ein Kraftfahrzeug mit einem solchen Verbrennungsmotor.
  • Die Erfindung ist in der Zeichnung anhand eines Ausführungsbeispiels näher veranschaulicht.
    • Figur 1
    zeigt einen erfindungsgemäßen Kettenspanner im Querschnitt,
    Figur 2
    zeigt ein Detail einer Innenseite eines Zylindergehäuses des Kettenspanners aus Figur 1,
    Figur 3
    zeigt eine Verschlussschraube für einen Verbindungskanal des Kettenspanners aus Figur 1,
    Figur 4
    zeigt eine Draufsicht auf einen Dämpfungskolben des Kettenspanners aus Figur 1,
    Figur 5
    zeigt ein Verschlusselement für den Verbindungskolben aus Figur 4 und
    Figur 6
    zeigt einen Querschnitt durch eine weitere erfindungsgemäße Kettenspanneinrichtung.
  • Figur 1 zeigt einen Querschnitt durch einen erfindungsgemäßen Kettenspanner 17, der an einem Gehäuseteil 18 eines in dieser Ansicht nicht gezeigten Verbrennungsmotors montiert ist.
  • Der Kettenspanner 17 gliedert sich in ein Zylindergehäuse 1, das eine Zylinderbohrung 2 aufweist. Die Zylinderbohrung 2 wird von einem Verschlussdeckel 19 verschlossen, der mit Verschlussschrauben 20 am Zylindergehäuse 1 befestigt ist. Im Inneren des Zylindergehäuses 1 ist ein Dämpfungskolben 4 aufgenommen, der die Zylinderbohrung 2 in zwei voneinander getrennte Abschnitte 2a und 2b mit jeweils variablem Volumen aufteilt. Der Dämpfungskolben 4 weist einen Kolbenboden 21 auf, der in Figur 1 mit einer Strichlinie angedeutet ist. Zwischen dem Verschlussdeckel 19 und dem Kolbenboden 21 verläuft eine Spannfeder 12, die als aus Federstahl hergestellte Spiralfeder ausgebildet ist.
  • Von der in Figur 1 links gelegenen Seite des Kolbenbodens 21 erstreckt sich eine erste Kolbenstange 6 durch eine erste Gehäuseöffnung 8 hindurch. Die erste Kolbenstange 6 hat einen Durchmesser d2. Zwischen der ersten Kolbenstange 6 und der ersten Gehäuseöffnung 8 ist ein erster Gehäusespalt 14 vorgesehen.
  • Im Wesentlichen auf dieselbe Weise erstreckt sich von der in Figur 1 rechts gelegenen Seite des Kolbenbodens 21 eine zweite Kolbenstange 7 durch eine zweite Gehäuseöffnung 9 hindurch. Die zweite Kolbenstange 7 hat einen Durchmesser d1.
  • Durch eine geeignete Wahl der Durchmesser d1 und d2 kann über eine Variation der sich jeweils ergebenden Stirnflächen s1 und s2 des Dämpfungskolbens 4 eine gewünschte Charakteristik des Kettenspanners 17 eingestellt werden. Insofern wird auf die US 5 993 339 verwiesen. Gemäß der Erfindung sind die beiden Stirnflächen aber möglichst gleich groß zu halten und ein Spalt 5 zwischen Dämpfungskolben 4 und Zylinderbohrung 2 ist möglichst klein zu halten.
  • Das Zylindergehäuse 1 weist noch eine erste Ölzuführbohrung 13 zur Zufuhr von Drucköl zum Abschnitt 2b und eine zweite Ölzuführbohrung 22 zu einem Abschnitt 2a auf. Die beiden Ölzuführbohrungen 13 und 22 stehen über einen ersten Verbindungskanal 23 auf der Außenseite des Zylindergehäuses 1 miteinander in Verbindung. Der erste Verbindungskanal 23 ist dabei als axial im Zylindergehäuse 1 verlaufender Gehäusekanal ausgebildet, der von einem Bereich, in dem die zweite Zuführbohrung 22 nach außen mündet in einen anderem Bereich verläuft, in dem die erste Ölzuführbohrung 13 nach außen mündet.
  • Außerdem ist ein zweiter Verbindungskanal 24 vorgesehen, um die beiden Abschnitte 2a und 2b miteinander zu verbinden. Der zweite Verbindungskanal 24 verläuft auf der Mantelfläche der Zylinderbohrung 2. Etwa in der Mitte des zweiten Verbindungskanals 24 ist eine Verschlussschraube 25 mit einer Kontermutter 26 seitlich in das Zylindergehäuse 1 geführt. Die Verschlussschraube 25 ist dabei so ausgestaltet, dass der zweite Verbindungskanal 24 in seinem Querschnitt verengt werden kann.
  • Figur 2 zeigt den zweiten Verbindungskanal 24 in näherem Detail. Wie man in dieser Ansicht besonders gut sieht, mündet der zweite Verbindungskanal 24 in je einen Austrittsabschnitt 27 mit kreisförmigem Querschnitt. Zu beiden Seiten des Verbindungskanals 24 ist je ein Zusatzkanal 28 angeordnet, der mittig durch einen Steg 29 verschlossen ist. Die Stege 29 des aus Aluminiumdruckgussmaterial hergestellten Zylindergehäuses 1 können bei Bedarf einfach mit einem Schraubenzieher entfernt werden, so dass die Zusatzkanäle 28 den Strömungsquerschnitt des zweiten Verbindungskanals 24 erweitern.
  • Figur 3 zeigt die Verschlussschraube 25 mit der Kontermutter 26 in näherem Detail. Wie man in dieser Ansicht besonders gut sieht, ist an der Unterseite der Verschlussschraube 25 ein Verschlussbolzenabschnitt 37 vorgesehen, der gegebenenfalls im zweiten Verbindungskanal 24 eingedreht werden kann.
  • Wie man besonders gut in Figur 1 und in Figur 4 sieht, weist der Dämpfungskolben 4 dritte Verbindungskanäle 31 auf, die als Durchbrüche im Kolbenboden 21 vorgesehen sind. Wie man besonders gut in Figur 4 und in Figur 5 sieht, ist dabei einer der dritten Verbindungskanäle 31 mit einem Verschlussstopfen 32 aus Kunststoff verschlossen.
  • Wie man besonders gut in Figur 1 und in Figur 4 sieht, weist der Dämpfungskolben 4 noch einen vierten Verbindungskanal 33 auf, der als Axialkanal auf der Mantelfläche des Dämpfungskolbens 4 ausgebildet ist.
  • In einem weiteren, hier nicht gezeigten Ausführungsbeispiel sind mehrere solcher vierter Verbindungskanäle 34 auf der Mantelfläche des Dämpfungskolbens 33 vorgesehen.
  • Das Zylindergehäuse 1 ist an einem bearbeiteten Abschnitt 34 des Gehäuseteils 18 vorgesehen. Dort mündet eine Ölanschlussbohrung 35 in ein Rückschlagventil 16, das auch das Leerlaufen des Zylindergehäuses 1 verhindert, wenn der Verbrennungsmotor abgestellt ist. Das Rückschlagventil 16 mündet dabei in die erste Ölzuführbohrung 13.
  • Im Bereich des bearbeiteten Abschnitts 34 ist ein Magnetventil 36 angeordnet. Das Magnetventil 36 weist einen unter Federvorspannung befindlichen Kolben 37 auf, der so ausgebildet ist, dass mit ihm der erste Verbindungskanal 23 verschließbar ist. Zur Betätigung des Magnetventils 36 sind dabei Anschlussleitungen 38 vorhanden.
  • Das Zylindergehäuse 1 wird mit Befestigungsschrauben 39 am Gehäuseteil 18 befestigt.
  • Figur 6 zeigt einen Querschnitt durch eine weitere erfindungsgemäße Kettenspanneinrichtung 40. Die Kettenspanneinrichtung 40 entspricht in weiten Teilen der Kettenspanneinrichtung 17 aus Figur 1. Teile mit ähnlichen Funktionen haben daher dieselben Bezugsziffern, versehen mit einem Apostroph.
  • Bei der Kettenspanneinrichtung 40 entfallen jegliche Kolbenstangen, weil der Dämpfungskolben 4' durch die zweite Gehäuseöffnung 9' unmittelbar ins Freie geführt ist. Die beiden Stirnflächen s1' und s2' werden durch einen ringförmigen Absatz 41 auf der ersten Seite des Dämpfungskolbens 4 gebildet.
  • Die Erfindung stellt einen Kettenspanner bereit, der eine von der Motordrehzahl und Temperatur unabhängige Spannkraft aufbringt und der gleichzeitig gute Dämpfungseigenschaften aufweist. Durch den Verbindungskanal stellt sich eine gut vorgebbare hydraulische Dämpfung ein. Die Spannkraft ist von der durch den Öldruck aufgebrachten Kraft unabhängig. Die Kennlinie der Spannfeder 12 wird so eingestellt, dass sie möglichst flach ist. Die hohle Ausgestaltung des Dämpfungskolbens 4 bzw. 4' stellt einen langen Bauraum für die Spannfeder 12 bereit. Bei der Erfindung wird die Dämpfung des Dämpfungskolbens 4 bzw. 4' hydraulisch durch das Strömen von Öl durch enge Querschnitte erzeugt, wie es von einem Stoßdämpfer bekannt ist. Im Gegensatz zur Reibungsdämpfung tritt keine Funktionsbeeinträchtigung durch Verschleiß auf. Der Kolben des Kettenspanners ist innen hohl ausgeführt, so dass dessen ganze Länge zur Aufnahme der Spannfeder genutzt werden kann. Die erwünschte hydraulische Dämpfung wird durch den erfindungsgemäßen Verbindungskanal bewirkt. Die Ölbefüllung wird durch die Ölzuführbohrungen sichergestellt, die mit dem Motorölkreis in Verbindung stehen. Die Ölzuführbohrungen werden durch einen "Borkenkäferkanal" bzw. durch eine Rinne, die durch ein anderes Bauteil abgedeckt werden kann, im Spanner oder im Zylinderkopf versorgt. Der Grad der Dämpfung kann durch das Spiel an Dämpfungskolben, durch den Durchmesser der Ölzuführbohrungen oder auch durch Nuten am Dämpfungskolben oder am Zylindergehäuse eingestellt werden. Die ölbeaufschlagten Flächen auf beiden Seiten des Dämpfungskolbens sind vorzugsweise gleich groß, so dass die Spannkraft des Kettenspanners im Wesentlichen von der Öltemperatur abhängig ist. Der Dämpfungskolben ist im Zylindergehäuse und im Gehäusedeckel geführt oder, wenn dies vorteilhafter ist, im Gehäuse durch seine äußere Mantelfläche. Die Spannfeder wird an einem Federhalter durch eine Einsenkung seitlich geführt. Die Einsenkung kann vorteilhafterweise zusammen mit der Zylinderbohrung gefertigt werden. Ersatzweise kann zur Federführung auch ein Stift eingepresst werden. Der Gehäusedeckel kann auf das Gehäuse auf- oder eingepresst oder auch geschraubt werden.
  • Durch die Ölführung im "Borkenkäferkanal" ist es leicht möglich, weitere Elemente in den Ölkreislauf des Kettenspanners zu integrieren. So können nicht nur ein Rückschlagventil in der Ölzufuhr positioniert werden, das auch koaxial neben den Kolben angeordnet werden kann, um ein Leerlaufen des Spanners bei Motorstillstand zu verhindern. Es ist auch möglich, die Dämpfung in beiden Richtungen unterschiedlich auszulegen, auch unter Verwendung von aktiven Elementen. Hierfür bieten sich Druckbegrenzungsventile, Rückschlagventile, Bimetallelemente oder auch Wachselemente zum Temperaturausgleich an. Auch elektromagnetisch betätigte Ventile können hierzu vorgesehen sein.
  • Die Erfindung stellt einen Kettenspanner bereit, der auch beim Start, wenn noch kein Öldruck anliegt, die volle Spannkraft erzeugt, so dass die Steuerkette ruhig läuft. Die Anordnung der einzelnen Funktionselemente erlaubt eine große Federlänge, die eine flache Federkernlinie ermöglicht. Die Kettenspannung auch bei gelenkten Ketten fällt damit nicht unzulässig ab. Ebenso ist die Spannung auch bei noch nicht gelenkter Kette nicht zu hoch. Die Dämpfung ist durch die verschiedenen oben beschriebenen Maßnahmen sehr flexibel einstellbar. Für die Entwicklung des Kettentriebs ist dabei vorteilhaft, dass die Dämpfungscharakteristik für Versuche leicht angepasst werden kann. Die Dämpfung erfolgt ohne mechanische Reibung, somit sind keine Verschleißprobleme zu befürchten.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Zylindergehäuse
    2
    Zylinderbohrung
    2a
    Abschnitt
    2b
    Abschnitt
    4
    Dämpfungskolben
    5
    Spalt
    6
    Erste Kolbenstange
    7
    Zweite Kolbenstange
    8
    Erste Gehäuseöffnung
    9
    Zweite Gehäuseöffnung
    12
    Spannfeder
    13
    Erste Ölzuführbohrung
    14
    Erster Gehäusespalt
    16
    Rückschlagventil
    17
    Kettenspanner
    18
    Gehäuseteil
    19
    Verschlussdeckel
    20
    Verschlussschraube
    21
    Kolbenboden
    22
    Zweite Ölzuführbohrung
    23
    Erster Verbindungskanal
    24
    Zweiter Verbindungskanal
    25
    Verschlussschraube
    26
    Kontermutter
    27
    Austrittsabschnitt
    28
    Zusatzkanal
    29
    Steg
    30
    Verschlussbolzenabschnitt
    31
    Dritter Verbindungskanal
    32
    Verschlussstopfen
    33
    Vierter Verbindungskanal
    34
    Bearbeiteter Abschnitt
    35
    Ölanschlussbohrung
    36
    Magnetventil
    37
    Kolben
    38
    Anschlussleitung
    39
    Befestigungsschraube
    40
    Kettenspanner
    41
    Absatz
    s1
    Stirnfläche
    s2
    Stirnfläche

Claims (14)

  1. Kettenspanneinrichtung (17; 40) für die Steuerkette eines Verbrennungsmotors, wobei die Kettenspanneinrichtung (17; 40) die folgenden Merkmale aufweist:
    - ein Zylindergehäuse (1; 1') mit einem Zylinder (2; 2') zur Aufnahme eines Dämpfungskolbens (4; 4'),
    - der Dämpfungskolben (4; 4') ragt auf die Außenseite des Zylindergehäuses (1; 1'),
    - zwischen einer Seite des Dämpfungskolbens (4; 4') und dem Zylindergehäuse (1; 1') ist eine Spannfeder (12; 12') vorgesehen,
    - das Zylindergehäuse (1; 1') weist wenigstens eine Ölzuführbohrung (13, 22) zur Verbindung mit einem Druckölanschluss (35) des Verbrennungsmotors auf,
    dadurch gekennzeichnet, dass zur Verbindung der beiden vom Dämpfungskolben (4; 4') voneinander getrennten Seiten des Zylindergehäuses (1; 1') wenigstens ein im Zylindergehäuse (1; 1') oder im Dämpfungskolben (4) verlaufender Verbindungskanal (23, 24, 28, 31, 33) vorgesehen ist.
  2. Kettenspanneinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbindungskanal als Durchbruch (31) in einem Kolbenboden (21) des Dämpfungskolbens (4) ausgebildet ist.
  3. Kettenspanneinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Verschlusselement (32) im Verbindungskanal (31) vorgesehen ist.
  4. Kettenspanneinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbindungskanal auf der äußeren Mantelfläche des Dämpfungskolbens (4) von einer Stirnfläche (S1) zur anderen Stirnfläche (S2) verlaufender Axialkanal (33) ausgebildet ist.
  5. Kettenspanneinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbindungskanal als auf der inneren Mantelfläche des
    des Zylindergehäuses (1) verlaufender Axialkanal (24) ausgebildet ist.
  6. Kettenspanneinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbindungskanal als auf einer Montagefläche des Zylindergehäuses (1; 1') verlaufender Axialkanal (23; 23') ausgebildet ist.
  7. Kettenspanneinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbindungskanal (28) einen Verschlusssteg (29) aufweist.
  8. Kettenspanneinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich eines Verbindungskanals (23; 24) ein betätigbares Verschlusselement (36; 25) vorgesehen ist.
  9. Kettenspanneinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Verschlusselement als Magnetventil (36) ausgebildet ist.
  10. Kettenspanneinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Verschlusselement eine manuell betätigbare Verschlussschraube (25) aufweist.
  11. Kettenspanneinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der Ölzuführbohrung (13) ein Rückschlagventil (16) vorgesehen ist.
  12. Kettenspanneinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Dämpfungskolben (4; 4') und/oder das Zylindergehäuse (1; 1') in einem Aluminiumdruckgussverfahren gefertigt sind.
  13. Verbrennungsmotor mit einer Steuerkette und mit einem im Bereich der Steuerkette vorgesehenen Kettenspanner nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
  14. Kraftfahrzeug mit einem Verbrennungsmotor nach Anspruch 13.
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